2014 Fiscal Year Research-status Report
植物小胞体の可塑性とＥＲボディ形成を可能にする分子装置
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25440146
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山田 健志 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (00360339)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 小胞体 / ＥＲボディ / シロイヌナズナ / βグルコシダーゼ / 植物・微生物相互作用 / オルガネラ / 病虫害抵抗性 / ミロシナーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ERボディはシロイヌナズナより見つかった小胞体由来のオルガネラであり，PYK10と呼ばれるβグルコシダーゼを大量に蓄積している．ERボディは実生や根に常に存在し，本葉では傷害で誘導される．このことからERボディは生体防御に関わると考えられた．生体防御のためのタンパク質蓄積装置として小胞体由来のオルガネラを利用する例は他に見られず，ERボディ形成を調べることにより植物が特異的な防御機構をどのように発達させているかを調べることが可能である．本年度はERボディ形成の意義を明らかにするとともにERボディの機能について新しい知見を得た．PYK10と緑色蛍光タンパク質(GFP)の融合タンパク質（PYK10-GFP）およびERボディ形成因子NAI2を用い，タバコ培養細胞にERボディを形成させる実験を行った．PYK10-GFPのみを発現するタバコ培養細胞（PYK10-GFP株）ではERボディは形成されず，PYK10-GFPは小胞体に分散した．さらに，一部のPYK10-GFPが液胞に局在してしまうことが明らかとなった．一方，PYK10-GFPとNAI2の両方を発現したタバコ培養細胞（PYK10-GFP/NAI2株）ではERボディが形成された．PYK10-GFPはERボディのみに局在し，小胞体や液胞には局在しなかった．このことから，NAI2によるERボディ形成は，PYK10の小胞体や液胞への漏出を防いでいることがわかった．また，PYK10がシロイヌナズナの防御物質，グルコシノレートを代謝，活性化するミロシナーゼ活性をもつこと，pyk10欠損変異体は昆虫の食害を受けることが明らかとなった．このことから，ERボディはミロシナーゼを蓄積し，シロイヌナズナの虫害防御システムの一つとして働くことが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では小胞体からERボディを形成するために必要な因子を同定し，植物に特徴的な小胞体の可塑性の仕組みを明らかにすることを大きな目標としている．これまでの研究より，ERボディの新規タンパク質NAI2やERボディの主要タンパク質PYK10がERボディ形成に重要であることを既に明らかにしている，さらに，長年の疑問であったERボディの機能に迫る成果として，PYK10が防御物質を生産するミロシナーゼとして働くこと，ERボディ欠損株は昆虫の食害を受けることを見いだすことができた．当初の目標であるERボディ形成因子の働きを見いだすことができたこと，さらにERボディが虫害防御に働くという思いがけない発見もあり，おおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究から，ERボディの役割として新たに虫による食害防御の視点が生まれた．シロイヌナズナにおいてERボディは子葉や胚軸，根に多く存在し，これらの器官における主要な食害防御機構としてERボディが働くと考えられた．シロイヌナズナの本葉ではミロシン細胞を利用した虫害防御系が発達している．一方，本葉においてERボディは傷害や傷害ホルモンであるジャスモン酸処理により形成されることが知られている．そこで，今後はこれらの虫害防御機構がシロイヌナズナを含むアブラナ科植物においてどのように使い分けられ，その使い分けがどのように発達したかを調べることを考えている．これらの研究により得られた成果は論文や学会発表などを通して発表する．
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| Causes of Carryover |
本年度は実験器具や試薬の共用により当初の見込みより少ない金額で研究を行うことが可能であった．このため，次年度使用額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は本年度得られた成果発表のための経費や，本年度に新しく得られた知見をさらに発展させるための経費として使用することを考えている．
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[Journal Article] Physical interaction between peroxisomes and chloroplasts elucidated by in situ laser analysis.2015
Author(s)
Oikawa K, Matsunaga S, Mano S, Kondo M, Yamada K, Hayashi M, Kagawa T, Kadota A, Sakamoto W, Higashi S, Watanabe M, Mitsui T, Shigemasa A, Iino T, Hosokawa Y, Nishimura M
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Journal Title
Nat. Plants
Volume: 1
Pages: 15035
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Plant autophagy is responsible for peroxisomal transition and plays an important role in the maintenance of peroxisomal quality.2014
Author(s)
Shibata M, Oikawa K, Yoshimoto K, Goto-Yamada S, Mano S, Yamada K, Kondo M, Hayashi M, Sakamoto W, Ohsumi Y, Nishimura M
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Journal Title
Autophagy
Volume: 10
Pages: 936-937
DOI
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